Atomun Yapısı

[Aylin's]

Atom : Bir elementin bütün özelliğini taşıyan en küçük parçasına atom denir.


ATOM MODELLERİ

DALTON ATOM MODELİ

Madde, atom denilen içleri dolu bölünemeyen taneciklerden oluşmuştur.
Aynı elementin atomları büyüklük, ağırlık yönünden biribirnin aynı, farklı elementlerin atomları tamamen biribirinden farklıdır.

Tepkimelerde atomlar korunur.
Atomların birleşmeleri sonunda moleküller oluşur.

THOMSON ATOM MODELİ

Thomson, maddenin düzgün olarak dağıtılmış pozitif yükler ve aralarına serpiştirilmiş negatif yüklerden oluştuğunu ifade etmiştir. Bu yönüyle madde atom üzümlü keke benzetilebilir. Kek pozitif yükü, üzümler ise elektronlardır.

RUTHERFORD ATOM MODELİ

Merkezde kütlesi çok büyük bir çekirdek ve etrafında belirli yörüngelerde dolanan elektronlardan oluşmuştur. Bu görüşün yetersizliği ise; Elektronun neden çekirdeğe düşmediği yada atomdan fırlayıp gitmediği sorusunun cevapsız kalmasıdır.

BOHR ATOM MODELİ

Bohr atom modeli, elektronların çekirdekten herhangi bir uzaklıkta bulunan tek bir yörüngede değil, belirli yörüngelerde olduğunu belirtir. Bir elektronun bulunduğu yer elektronun sahip olduğu enerjiye bağlıdır. Bu enerji düzeyleri çekirdeğe yakın olandan uzağa dğru 1,2,3.... gibi numaralar verilerek gösterilir. Enerji düzeylerinin enerjisi çekirdeğe yaklaştıkça azalır, uzaklaştıkça artar. Elektron bir üst enerji seviyesine enerji verilerek uyarılır ve enerji kesilirse elektron eski yerine gelir ve bu arada aldığı enerjiyi ışık şeklinde yayar.

Protonlar ve nötronlar atomun kütlesini oluşturup çekirdekte bulunurlarken, kütlesi yok denilecek kadar az olan elektronlar, çekirdeğin etrafındaki belirli yörüngelerde çok hızlı bir şekilde dönerler.

Bir atomun çekirdeğindeki proton sayısı ile nötron sayısının toplamı kütle numarasını verir. Elektronun kütlesi proton ve nötronun yanında çok küçük olduğundan ihmal edilir.


Kütle No= Proton sayısı + nötron sayısı




Atomun çekirdeğinde kaç tane pozitif yük varsa etrafında da o kadar negatif yük olmalı ki atom nötr olsun . Protonlar (+) yüklü, nötronlar yüksüz ve elektronlar (-) yüklü tanecikler olduğuna göre nötr atomlarda proton sayısı daima elektron sayısına eşit olmalıdır. Proton sayısı aynı zamanda çekirdek yükünün bir ifadesidir.


Atom no=proton sayısı=elektron sayısı(nötr atomlarda)=çekirdek yükü

İzotop Atomlar:

Atom numaraları aynı kütle numaraları farklı ya da proton sayıları aynı nötron sayıları farklı olan atomlara bir birinin izotopu atomlar denir. İzotop atomların kimyasal özellikleri aynı olduğu halde fiziksel özellikleri farklıdır.

Örneğin ;

63 65
29Cu ile 29Cu birbirinin izotopudur.



İzotopu olan elementin atomik kütlesi, izotoplarının tabiattaki yüzdeleriyle doğru orantılı olarak, onların bir ortalamasıdır.

K1.Y1+K2.Y2+K3.Y3 +......
A0=
100


A0= ortalama atomik kütle
K= kütle numaraları (1.,2.3... izotopun)
Y= tabiattaki yüzdesi




Örnek-1 Cl atomunun 35Cl ve 37Cl olmak üzere iki çeşit izotopu bulunmakta ve 35Cl nin tabiatta %25 olduğuna göre Cl atomunun ortalama atomik kütlesi nedir ?



A0= (35.25+37.75)/100 Ş A0=36,5


Örnek -2
Aşağıdaki atomlardan hangisi yada hangileri kütle numarası 75 nötron sayısı 45 olan X atomunun
izotopudur ?
76 75 75
I. A II. B III. C
30 30 45

Çözüm :

Önce X atomunun atom ve kütle numarasını bulalım. K.N.= p.sayısı+n.sayısıŞ 75=p.sayısı+45 dir.

sayısı= 30 Ş atom numarası da 30 dur. Atom numaraları aynı kütle numaraları farklı olan atomlar bunun izotopu olacağından yalnız A atomu X atomunun izotopudur.

Allotrop atomlar : aynı elementin uzayda farklı şekilde dizilerek farklı geometrik şeklindeki kristallerine allotrop denir. Örneğin grafitle elmas, beyaz fosforla kırmızı fosfor, rombik kükürtle monoklinik kükürt, ozon ile oksijen birbirinin allotropudur. Allotropların fiziksel özellikleri farklı olduğu halde kimyasal özellikleri aynıdır.

İzoton : Nötron sayıları eşit olan atomlara birbirinin izotonu denir.

İzobar: Kütle numaraları aynı atom numaraları farklı olan atomlara izobar atomlar denir.

İzoelektronik : elektron sayıları bir birine eşit olan atomlardır.

Elektron Dağılımı : Elektronlar çekirdeğin çevresindeki yörüngelerde bulunurlar. Elketronların bulunma ihtimalinin fazla olduğu yerlere orbital denir. Orbitaller s,p,d,f... gibi harflerle gösterilirler. Her hangi bir enerji düzeyindeki orbital sayısı n2 dir.(n=enerji seviyesi olup 1,2,3,4... gibi tam sayılardır).
Herhangi bir enerji seviyesinin alabileceği elektron sayısı ise 2n2 ile hesaplanır.

Örneğin, 3. Enerji seviyesinde 32=9 orbital vardır. Bu enerji seviyesinde 2x32=18 elektron bulunabilir.


ORBİTALLERİN ALABİLECEĞİ ELEKTRON SAYISI:



Orbitalin Alabileceği e- sayısı Sembolü

cinsi sayısı


S 1 2 s2
P 3 6 p6
d 5 10 d10
f 7 14 f14


ELEKTRONLARIN ORBİTALLERE YERLEŞİM SIRASI:


Şekilde görüldüğü gibi elektronlar 1s22s22p63s23p64s2 3d10 4p65s2...........sırasına göre orbitallere yerleşmektedir.

Hund Kuralı : Elektronlar orbitallere önce birer birer yerleşir. Boş orbital varken elektron çiftleşemez.

Pauli Kuralı : Elektronlar çekirdeğin çevresinde dönerken aynı zamanda kendi eksenleri etrafında da dönerler. Birisi saat ibresi yönünde dönerken diğeri onun tersi yönünde döner.(+1/2, -1/2)

Örnek : Atom numarası 17 olan X elementin elektron dağılımını yapınız ?

Çözüm :

1s22s22p63s23p5 şeklinde olur.

Orbitallerin baş tarafındaki sayılar temel enerji düzeyini (baş kuant sayısını) üstündeki sayılar ise elektron sayılarını göstermektedir.


17X: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

2 8 7

Örnek: 10Ne, 18Ar, 36Kr soygaz atomlarının elektron dizilişlerini yazınız ?

10Ne : 1s2 2s2 2p6

2 8

18Ar: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6
2 8 8









36Kr: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4s2 3d10 4p6
2 8 18 8


Uyarılmış Hal : Bir elektronun bulunduğu orbitalden enerji verilerek bir üst enerjili orbitale geçmesiyle yazılan elektron dağılımına uyarılmış hal denir.

Örnek :

15X : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 Ş 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 4s1

3p orbitalindeki 1 elektron uyarılarak 4. Enerji seviyesine çıkarılmıştır.

Kararlılık ve Değerlik Elektron Sayısı
Soygazların son yörüngeleri tamamen dolu olup 8 elektron içerirler. Kararlı yapıda olan bu gazlar elektron alış-verişi yada elektron ortaklığı yapamazlar. Bu sebepten dolayı soygazlar kimyasal tepkime vermezler.

Değerlik Elektron Sayısı
Bir elementin kendinden önceki soygazdan fazla bulundurduğu veya son enerji düzeyindeki elektron sayısıdır.






Örnek :

15X = : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3


son enerji düzeyinde 3+2=5 e- bulunduğundan değerlik elektron sayısı 5 dir.

Genelde değerlik elektron sayısı 1,2,3 olanlar METAL, 4,5,6,7 olanlar AMETAL 8 olanlarda SOYGAZ özelliği gösterirler.

Değerlilik

Bir elementin kararlı yapıya(son yörünge 8) ulaşabilmesi için alması yada vermesi gereken elektron sayısına değerlilik denir.

Örnek :

17X: : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5


Bu elementin değerlik elektron sayısı 5+2=7 dir. Ya 7 elektron vererek kendisinden önceki soygaza benzeyecek (+7) yada 1 elektron alarak (-1) son yörüngeyi 8 e tamamlayacaktır. Bir elementin alabileceği değerliklerin mutlak değerlikleri toplamı 8 dir. Metaller elektron almadıklarından negatif değerlik almazlar.

Örnek : 11Na, 15P, 18Ar elementlerinin değerliklerini ve metal mi, ametal mi olduğunu belirleyiniz.

Çözüm :

11Na : 2 8 1 değerlik elektron sayısı 1 olup metaldir. Değerliliği +1 dir.

15P : 2 8 5 değerlik elektron sayısı 5 olup ametaldir. Değerliliği +5 ile -3 arasındadır.

18Ar: 2 8 8 değerlik elektronu 8 olup soygazdır. Değerliliği yoktur.


İyon Kavramı

Elektron alış-verişi yapmış atomlara iyon denir.

İyon



katyonlar anyonlar
NH4+, Ca+2, K+1, Al+3 CO3-2, Cl-, SO4-2

Katyon : Pozitif yüklü atom yada atom gruplarıdır.

Katyonların özellikleri

Elektron koparıldığı için elektron sayıları nötr atomlarınınkinden azdır.
Atom çapı nötr atomlarınınkinden küçüktür.(elektron koparıldıkça atom çapı küçülür.)
3. Proton sayıları elektron sayılarından büyüktür.





Anyon : Negatif yüklü atom yada atom gruplarıdır.

Anyonların Özellikleri
Elektron aldıkları için nötr atomlarına göre elektron sayıları fazladır.
Atomun çapı nötr atomlarınınkinden büyüktür.(elektron aldıkça atom çapı büyür.)
3. Elektron sayısı proton sayısından büyüktür.

* Bir atom verdiği elektron sayısı kadar pozitif (+) , aldığı elektron sayısı kadar negatif (-) değerlik alır.

İyonlaşma Enerjisi

Gaz halindeki nötr bir atomdan bir elektronu koparmak için gerekli olan enerjiye iyonlaşma enerjisi denir. 1. Elektron koparılıyorsa I. İyonlaşma enerjisi(E1), 2. Elektron koparılıyorsa II. İyonlaşma enerjisi(E2)....adını alır. Bir atomda her zaman E123 ...dür. Elektron çekirdekten ne kadar uzaktaysa koparmak o kadar az enerji gerektirir. Yani atomun çapı büyüdükçe iyonlaşma enerjisi azalır.

X(g) + E1 X+1 + e-

X+1 (g) + E2 X+2 + e-

Örnek : 11X, 15Y ve 19Z atomlarının 1. İyonlaşma enerjilerini karşılaştırınız ?
X: 2 8 1

Y: 2 8 5

Z: 2 8 8 1

Y bir ametal olduğu için elektron vermek yerine almayı tercih edeceğinden E1 en büyük olacaktır.
X ile Z karşılaştırılınca Z nin atom çapı daha büyüktür. En son yörüngesindeki 1 elektronu koparmak X e göre daha az enerji gerektirir. Buna göre Y>X>Z olur.

Periyodik tabloda soldan sağa doğru gidildikçe atom çapı azalmakta ve Ei artmaktadır. Yukarıdan aşağıya inildikçe atom çapı arttığından Ei azalmaktadır.

Örnek : X elementinin ilk 4 iyonlaşma enerjileri :

E1= 140 E2= 290 E3= 600 E4 = 3200 k.kal/mol olduğuna göre X elementinin değerlik elektron sayısı kaçtır ?

140-290-600-3200 600 den ani bir artışla 3200 kk/mol e çıkmasının sebebi 3200 kk ile soygaz elektron düzeninden(8 den) elektronun koparıldığını gösterir.
Demek ki bu atom 2 8 3 şeklinde olup ilk 3 elektron çok az bir enerjiyle kopmuştur. Değerlik elektron sayısı 3 dür.

Küresel Simetri : Bir atomun elektron dizilişindeki en son orbital tam dolu yada yarı dolu ise atom küresel simetri özelliği gösterir. Küresel simetri gösteren atomlarda elektronlar çekirdek tarafından simetrik çekilirler. Simetrik çekilen elektronu koparmak fazla enerji gerektirir.
Bir atomun elektron dizilişi s1,s2, p3,p6, d5.d10, f7, f14 ile bitiyorsa o atom küresel simetri özelliği gösterir.

Örnek : I- 15X II- 13Y III- 25Z atomlarından hangisi yada hangileri küresel simetri gösterir ?

Çözüm : 15X: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 (P3 ile bittiği için küresel simetri)

13Y : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 (p1 ile bittiği için küresel simetri değil)

25Z : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (d5 ile bittiği için küresel simetri)
PERİYODİK CETVEL



Benzer kimyasal özellik gösteren elementlerin alt alta sıralanmasıyla oluşan tabloya periyodik cetvel denir. Bu sıralamayı yapan bilim adamı Moseley dir.
Günümüzde kullanılan periyodik cetvel elementlerin artan atom numaralarına göre aşağıdaki şekilde oluşturulmuştur.

1 2
3 4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 ..29 30 31 32 33 34 35 36
37................................................ ...........................................54
55................................................ ......................................... 86
87.........................................


tabloda da görüldüğü gibi yatay sıralar periyot, düşey sütunlar ise gruptur.


A grubu



B grubu


S bloku p bloku
d bloku





f bloku


S bloku : 2 grup (1A,2A)
P bloku : 6 grup (3A,4A,.........8A)
d bloku : 8 grup (3B,4B,.....8B,1B,2B)
f bloku : Geçiş elementlerine dahil olup hepside metallerdir.
* d bloku elementlerine geçiş elementleri denir. hepside metaldir.

PERİYODİK CETVELİN ÖZELLİKLERİ



Periyodik cetvelde düşey sütunlara grup yatay sıralara da periyot denir. 8 tane A (baş grup) 8 tanede B olmak üzere 16 grup vardır.
Bir elementin bulunduğu baş grup numarası onun değerlik elektron sayısına eşittir. Örneğin element 7A grubundaysa değerlik elektronu 7, 3A grubundaysa değerlik elektronu 3 dür.
Aynı gruptaki elementlerin değerlik elektronları aynı olduğundan kimyasal özellikleri de aynıdır.
Periyodik cetveldeki gruplar şöyle adlandırılır.




Grup Adı

1A Alkali metaller
2A Toprak alkali metaller
3A Toprak metalleri
4A Karbon grubu
5A Azot grubu
6A Oksijen grubu
7A Halojenler
8A Soygazlar(asal gazlar)


Her periyot bir alkali metalle başlar ve bir soygaz ile biter.
Hidrojen alkali metal olmadığından 1.periyot alkali metalle başlamaz.
Periyotlarda soldan sağa doğru gidildikçe asitlik özelliği artar, bazlık ve elektrik iletkenliği azalır.
Soldan sağa doğru atom çapı azalırken yukarıdan aşağıya doğru atom çapı artar.
Soldan sağa doğru iyonlaşma enerjisi artarken yukarıdan aşağıya doğru iyonlaşma enerjisi azalır.
Soldan sağa doğru çap azaldığı için elementlerin elektron ilgisi (elektronegatiflik) artar, yukarıdan aşağıya doğru azalır.
Yukarıdan aşağıya doğru metalik özellik artar, soldan sağa doğru azalır.

BAZI GRUPLARIN ÖZELLİKLERİ



1A GRUBU (ALKALİ METALLER) (Li, Na, K, Rb,Cs,Fr)

Değerlik elektron sayıları bir olduğu için bu elektronunu kolaylıkla vererek bileşiklerinde sadece +1 değerlik alırlar. İyi indirgendirler.

Çok aktif oldukları için tabiatta bileşikleri halinde bulunurlar. Tuzlarının elektroliziyle saf halde elde edilebilirler.

Su ve hava oksijeniyle tepkimeye girdiklerinden laboratuvarda eter yada gaz yağında saklanırlar.



Na + H2O NaOH + ½ H2

2Na + 1/2O2 Na2O


Alevi karakteristik renklere boyarlar.( Na sarıya, Li kırmızıya )

Yumuşak ve parlaktırlar. Erime noktaları ve yoğunlukları küçüktür. Grupta yukarıdan aşağıya inildikçe yoğunlukları büyür, erime noktaları küçülür.




2A GRUBU (TOPRAK ALKALİ METALLER) ( Be, Mg, Ca, Sr , Ba, Ra)




3A GRUBU (TOPRAK METALLERİ) (B, Al, Ga, In, Tl)

7A GRUBU ( HALOJENLER ) (F,Cl,Br,I,At)

Değerlik elektron sayıları 7 olduğu için bileşiklerinde +7 ile -1 arasında çeşitli değerlikler alabilirler. Özellikle -1 değerlik alırlar.
Hidrojenli bileşikleri asit özelliği gösterir.(HCl,HI,HF....). Grupta yukarıdan aşağıya inildikçe asitlik özelliği artar.
Atom numaraları soygazlardan bir eksiktir.
Grupta yukarıdan aşağıya inildikçe atom no ve atom yarıçapı artar, elektron alma özelliği (elektron ilgisi) azalır.
P.cetvelde elektron alma ilgisi en fazla olan (elektronegatifliği en fazla) element flor olduğundan flor en iyi yükseltgendir.
2 atomlu moleküller halinde bulunurlar. Oda şartlarında F2, Cl2 gaz , Br2 sıvı I2 ve At2 katıdır.
* ÖSYM sınavında 1A , 7A ve 8A grubunun özellikleri sorulmaktadır.



8A GRUBU (SOYGAZLAR) (He, Ne, Ar, Kr, Xe Rn)

Bu gruba ait olan elementler kararlı olup kimyasal tepkimeye girmezler.


ELEMENTLERİN PERİYODİK CETVELDEKİ YERİ

Yeri belirlenecek elementin elektron dağılımı yapılır. Değerlik elektron sayısı grubunu, en yüksek enerji düzeyi de periyodunu gösterir. Son orbital S yada P ile bitiyorsa A, d ile bitiyorsa B grubu elementidir.


Örnek :

Atom numarası 15 olan elementin periyodik cetveldeki yeri neresidir ?


2+3=5 5A
15X= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

periyot








Örnek :

X19, Y13, 23Z elementlerinin periyodik cetveldeki yerlerini belirleyiniz ?

19X : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 : 4.periyot 1A grubu


13Y: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 : 3.periyot 3A grubu

23Z: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s23d3 : 4.periyot B grubu





SOYGAZLARDAN FAYDALANILARAK YER BULMA

Soygazların atom numarası 2 - 10- 18 - 36- 54- 86 şeklindedir. Periyodik cetvelde elementlerin atom numarası soldan sağa doğru birer birer arttığına göre;

1A grubu 8A grubu
1.............................................. .. ...2 1. periyot

3 4 5 6 7 8 9 10 2. periyot

11 12 13 14 15 16 17 18 3. periyot

19 ............................................... 36 4.periyot

37................................................ .54 5. periyot

55................................................ ..86 6.periyot


Örneğin atom numarası 17 olan element 3.periyotta ve 8A nın hemen önünde yani 7A grubundadır.

Atom numarası 32 olan element 4. Periyota düşmekte 36 dan 4 önce olduğuna göre 4A grubu olacaktır.

Atom numarası 38 olan element 37 den yani 1A dan hemen sonra yani 2A da ve 5. Periyotta yer almaktadır.



BAZI ÖZELLİKLERİN PERİYODİK CETVELDEKİ DEĞİŞİMİ

ATOM NUMARASI

Periyotlarda soldan sağa, gruplarda yukarıdan aşağıya inildikçe atom numarası artar.

ATOM YARIÇAPI (Atom hacmi)

Atom yarıçapı atomun büyüklüğünün ölçüsüdür. Bu bakımdan yörünge sayısıyla doğru orantılıdır. Yörünge sayıları eşitse, atom numrası küçük olanın (çekirdekteki çekim kuvveti az olduğundan) yarıçapı daha büyüktür.
Bu bakımdan gruplarda yukarıdan aşağıya inildikçe atoma yeni yörüngeler eklendiğinden atom çapı artmakta, soldan sağa doğru yeni yörünge eklenmediğinden atom çapı azalmaktadır.





Örnek : 5X, 10Y, 13Z elementlerinin atom yarıçaplarını karşılaştırınız ?

5X= 2 3 10Y= 2 8 13Z= 2 8 3

Z nin çapı en büyük, X ve Y aynı periyotta ve Y en sağda olacağından YX>Y dir.

İYONLAŞMA ENERJİSİ

İyonlaşma enerjisi atom çapı ile ters orantılıdır. Soldan sağa doğru çap azaldığından iyonlaşma enerjisi artmakta, yukarıdan aşağıya doğru çap arttığından iyonlaşma enerjisi azalmaktadır.



4. ELEKTRON ALMA VE VERME ÖZELLİĞİ

Gruplarda yukarıdan aşağıya inildikçe elektronverme özelliği artar, periyotlarda soldan sağa gidildikçe azalır. Yörünge sayıları eşit olanlardan, değerlik elektron sayısı az olan daha kolay elektron verir.

* Bir elementin metalik özelliği elektron verme eğilimiyle ölçülür.
* Bir elementin ametalik özelliğide elektron alma eğilimiyle ölçülür.

Bu özellikleri aşağıdaki şekilde özetleyebiliriz.


1. Atom numarası 2. Atom yarıçapı 3. İyonlaşma Enerjisi
artar azalır artar


artar artar azalır




4.Elektron Verme

azalır


artar